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LTC2927 DC/DC转换器实现负载点的电源跟踪和排序:易于设计,没有mosfet的缺点

来源: hqbuy
2024-02-26
类别:技术信息
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文章创建人 拍明芯城

多电压电子系统通常承担着复杂的电源电压跟踪或排序要求,如果不满足这些要求,可能会导致系统故障甚至现场永久故障。在负载点(POL) DC/DC转换器分散在PC板空间,有时在不同的板平面上的分布式电源架构中,满足这些要求的设计困难往往更加复杂。问题是,电源电路往往是最后的电路设计到板,它必须被硬塞到任何小的板房地产是留下的。集中式序列跟踪解决方案可以很好地工作,但是当电路板上没有重要的连续空间并且系统规格不断变化时,人们希望有一个简单,插入式,灵活的选择。这一愿望可以通过安装在POL的跟踪和测序解决方案来实现,并且体积小,用途广泛,可以很容易地放入板中,而不会破坏系统设计的其余部分。

希望获得

LTC2927为跟踪和测序提供了一个简单而通用的解决方案,占地面积很小,没有串联mosfet的缺点。

必须跟踪或排序的每个POL转换器都可以在负载点放置一个LTC2927,如图1所示。通过选择几个电阻和一个电容,电源配置为各种电压曲线的升压和降压。图2显示了各种跟踪和排序方案,包括并发电压跟踪(图2a)、偏移跟踪(图2b)、比率跟踪(图2c)和电源排序(图2d)。


图1 典型的跟踪应用程序。


图2 电源电压跟踪类型。

许多电压跟踪解决方案使用串联mosfet,这增加了固有电压降,额外的功耗和额外的PC板空间。相反,LTC2927通过将电流直接注入反馈节点来控制电源,从而控制电源输出,而无需串联mosfet。图3显示了用于注入该电流的简单“跟踪单元”。此外,电源稳定性和瞬态响应不受影响,因为来自LTC2927的注入电流抵消了输出电压,而不会改变电源控制环的动态。


图3 简化跟踪单元

LTC2927的电源跟踪非常简单。一对电阻配置从电源相对于主信号的行为。电阻器的选择可以使从电源精确地跟踪主信号或具有不同的斜坡速率、电压偏移、时间延迟或这些的组合。

主信号是通过将一个电容从RAMP引脚绑到地或通过提供另一个要跟踪的RAMP信号产生的,如图1所示。

例子

考虑一个复杂的跟踪系统。图1中的原理图使用LTC1628双同步降压转换器产生5.0V和3.3V电源,使用LTC3728双同步降压转换器从6.0V输入产生2.5V和1.8V电源。连接到反馈节点的四个ltc2927控制这些电源的升压和降压行为。在跟踪电源之前,为设备提供早期的V(IN)以保证正确的操作。

该规范要求5.0V和3.3V电源以~20V/s的速度同步跟踪,在3.3V电源达到2.0V后,1.8V电源应以100V/s的速度快速上升,2.5V电源应以与1.8V电源相同的速度上升,但延迟20ms。LTC2927数据表包括三个步骤的设计程序,每个电源都遵循。在使用该过程时,对步骤1中的公式(1)使用如下,主信号斜坡速率S(M)为20V/ S:


5V和3.3V电源同步跟踪

因为选择主斜坡速率等于5V和3.3V电源的期望斜坡速率,所以选择同步跟踪。如果开关电源的反馈电压为0.8V,如LTC1628上的反馈电压,则可以通过设置跟踪电阻等于反馈电阻来配置同步跟踪(按照三步设计步骤中的步骤2验证)。

由三步设计程序式(2)可知:


由三步设计程序式(3)可知:


在三步设计过程中,R(TA) +表示不产生延迟或偏移的R(TA)值。由于不需要延迟,所以R(TA) = R(TA) *,不需要设计过程的第3步。

1.8V和2.5V电源排序

1.8V电源比3.3V电源上升2V,但上升速率为100V/s。根据式(2)将从匝道速率设为100V/s,求出R(TB3):


利用式(3)求解R(TA3) +完成步骤2。


步骤3调整R(TA3)为3.3V电源和1.8V电源之间所需的延迟。偏移量为2V会导致所选斜坡速率的延迟~100ms。


2.5V电源与1.8V电源具有相同的斜坡速率,但延迟了20ms。对2.5V电源重复步骤2和步骤3,结果如下:


这个系统的跟踪概要如图4所示。


图4 图1中电路的输出曲线。

请注意,并非所有斜坡速率和延迟的组合都是可能的。较小的延迟和较大的从斜坡速率与主斜坡速率之比可能导致需要负电阻的解决方案。在这种情况下,要么必须增加延迟,要么必须降低从匝道速率与主匝道速率的比率。此外,所选的电阻值不应需要超过1mA从TRACK和FB引脚流出。因此,确认当V(MASTER)为0V时,从TRACK流出的电流小于1mA。


图1中所示的每个LTC2927之间的连接允许对每个电源进行额外的控制。在这个系统中,3.3V电源使用5V电源作为其主信号。如果由于某种原因5V电源应该崩溃,3.3V电源跟随它下来。同样,1.8V和2.5V电源使用3.3V电源作为其主信号并上下跟踪。

负供应跟踪

使用LTC2927可以跟踪负电压调节器。图5显示了一个使用LT3462反相DC/DC转换器产生-5V电源的跟踪示例。该转换器有一个基于地面的参考,允许电流从R(FA)被分成两部分的节点拉出。为了从LT3462 FB网络中适当地拉出电流,必须在LTC2927和转换器之间放置一个电流反射镜。3步设计过程保持不变,只是对公式(2)和式(3)进行了轻微修改:


所有其他方程保持不变。

图5 接地参考负稳压器的电源跟踪。

图6a显示了图5在斜坡速率为100V/s时的跟踪概要。V(MASTER)是正的,但为了清晰起见,相反的表示。-5V从机在V(MASTER) = 0V时不会一直拉到0V。这是因为接地参考电流镜不能把它的输出一直拉到地。如果转换器的FB参考电压大于0V,或者电流镜有负电源可用,则可以消除误差。得到的波形如图6b所示。


图6 图5电路输出轮廓图

结论

LTC2927通过在极小的负载点区域内提供卓越的性能,简化了电源跟踪和排序。一些电阻器可以配置简单或复杂的电源行为。消除了串联mosfet及其寄生电压降和功耗。LTC2927在微型8引脚ThinSOT 和8引脚(3mm × 2mm) DFN封装中提供所有这些功能。


责任编辑:David

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